Acústica Prof. Wagner Sandre. Acústica Acústica é o estudo das ondas sonoras; Ondas sonoras são mecânicas, longitudinais e tridimensionais; Ondas sonoras.

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<ul><li> Slide 1 </li> <li> Acstica Prof. Wagner Sandre </li> <li> Slide 2 </li> <li> Acstica Acstica o estudo das ondas sonoras; Ondas sonoras so mecnicas, longitudinais e tridimensionais; Ondas sonoras no se propagam no vcuo; </li> <li> Slide 3 </li> <li> Acstica A Freqncia do Som Infra-som: sons com freqncias abaixo de 20Hz. No perceptvel ao ser humano; Ultra-som: sons com freqncias acima de 20000Hz. No perceptvel ao ser humano; Som audvel: sons com freqncias perceptveis ao ser humano (20Hz a 20000Hz) Infra-somSom audvelUltra-som 02020.000 f (Hz) </li> <li> Slide 4 </li> <li> Acstica A Velocidade do Som As ondas sonoras propagam-se em meios slidos, lquidos e gasosos, com velocidades que dependem das diferentes caractersticas dos materiais. De um modo geral, as velocidades maiores ocorrem nos slidos e as menores, nos gases. A 20C, o som propaga-se no ferro slido a 5100m/s, na gua lquida a 1450m/s e no ar a 343m/s. Densidade velocidade </li> <li> Slide 5 </li> <li> Acstica A Altura do Som qualidade que permite diferenciar um som de alta freqncia (agudo) de um som de baixa freqncia (grave). A altura do som depende apenas da freqncia. Som alto - Freqncia maior - som agudo Som baixo - Freqncia menor - som grave As notas musicais possuem alturas sonoras diferentes, isto , cada nota possui uma freqncia caracterstica. </li> <li> Slide 6 </li> <li> Acstica A Intensidade do Som qualidade que permite diferenciar um som forte de um som fraco. A intensidade do som est relacionada com energia que a onda transfere e com a amplitude da onda. Um som de maior volume Uma onda sonora de maior amplitude. Maior transporte de energia pela onda Som de maior intensidade </li> <li> Slide 7 </li> <li> Intensidade do Som Intensidade fsica: Unidade no SI: A = rea E = Energia t = tempo P constante A I </li> <li> Slide 8 </li> <li> Intensidade do Som Mnima intensidade fsica ou limiar de audibilidade (I o ): o menor valor da intensidade fsica ainda audvel, vale: Mxima intensidade fsica ou limiar de dor (I mx ): o maior valor da intensidade fsica suportvel pelo ouvido, vale: </li> <li> Slide 9 </li> <li> Intensidade do Som Intensidade auditiva ou nvel sonoro ( ): A unidade de nvel sonoro, para a equao dada, o decibel (dB). Um ambiente com: 40dB calmo; 60dB barulhento mais de 80dB j constitui poluio sonora. </li> <li> Slide 10 </li> <li> Acstica O Timbre do Som Qualidade que permite diferenciar duas ondas sonoras de mesma altura e mesma intensidade, emitidos por fontes distintas. O timbre est relacionado forma da onda emitida pelo instrumento. </li> <li> Slide 11 </li> <li> Reflexo do Som Persistncia acstica : menor intervalo de tempo para que dois sons no se separem no crebro. A persistncia acstica do ouvido humano de 0,1s. Um ouvinte consegue distinguir dois sons distintos desde que os receba em intervalos de tempo maiores (ou iguais) a 0,1s. Esse fato possibilita ao observador perceber o fenmeno da reflexo do som em trs nveis: eco, reverberao e reforo. </li> <li> Slide 12 </li> <li> Reflexo do Som t=intervalo de tempo para que o som que foi emitido pelo observador e refletido seja recebido pelo mesmo. t 0s tt Eco: ocorre quando t 0,1s. O observador ouve separadamente o som direto e o som refletido. Reverberao: ocorre quando t &lt; 0,1s. H um prolongamento da sensao auditiva. Reforo: ocorre quando t 0s. H somente um aumento da intensidade sonora. </li> <li> Slide 13 </li> <li> Freqncias Naturais e Ressonncia Batendo-se numa das hastes do diapaso, as duas vibram com determinada freqncia (normalmente, 440Hz). Essa a freqncia natural (ou prpria) do diapaso. diapaso Todos os corpos possuem uma freqncia prpria (prdio, ponte, copo, etc.). </li> <li> Slide 14 </li> <li> Exemplo de Ressonncia A ponte de Tacoma Narrows entrou em ressonncia, provocada pela vibrao dos cabos metlicos existentes em sua estrutura. Suas amplitudes de oscilao aumentaram a ponto de provocar sua runa </li> <li> Slide 15 </li> <li> Cordas Vibrantes Quando uma corda, tensa e fixa nas extremidades, posta a vibrar, originam-se ondas transversais que se propagam ao longo do seu comprimento, refletem-se nas extremidades e, por interferncia, ocasionam a formao de ondas estacionrias. A corda, vibrando estacionariamente, transfere energia ao ar em sua volta, dando origem s ondas sonoras que se propagam no ar. A freqncia dessa onda igual freqncia de vibrao da corda. Assim, uma corda vibrante (ou corda sonora) uma fonte sonora. </li> <li> Slide 16 </li> <li> Corda Vibrante n= 1; 2; 3.... representa o nmero do harmnico; V= velocidade da onda na corda; = comprimento de onda da onda na corda; L 1 o harmnico L 2 o harmnico L 3 o harmnico f= freqncia de vibrao da corda = freqncia da onda sonora produzida pela mesma. </li> <li> Slide 17 </li> <li> Exemplos de Cordas Vibrantes Na harpa todas as cordas so da mesma espessura, mas possuem tamanhos diferentes para possibilitar sons diferentes (mesma Trao mesma V ; L f ). No violo todas as cordas so de mesmo tamanho, mas possuem espessuras diferentes para possibilitar sons diferentes (mesmo L corda fina V f ). </li> <li> Slide 18 </li> <li> Tubos Sonoros Se uma fonte sonora for colocada na extremidade aberta de um tubo, as ondas sonoras emitidas iro superpor-se s que se refletirem nas paredes do tubo, produzindo ondas estacionrias com determinadas freqncias. Uma extremidade aberta sempre corresponde a um ventre (interferncia construtiva) e a fechada, a um n (interferncia destrutiva). </li> <li> Slide 19 </li> <li> Tubos Sonoros Tubo Aberto n= 1; 2; 3... representa o nmero do harmnico L 1 /2 L 2 /2 L 3 /2 </li> <li> Slide 20 </li> <li> Exemplos de Tubos Abertos No trompete e no berrante o som produzido pelos lbios do executante; Nos instrumentos de madeira, com o obo, o som produzido pela palheta; Na flauta transversal e nos tubos de rgo o som produzido por uma aresta em forma de cunha que intercepta o sopro. </li> <li> Slide 21 </li> <li> Tubos Sonoros Tubo Fechado n=1 ; 3 ; 5... representa o nmero do harmnico. L 1 /4 L 3 /4 L 5 /4 No tubo fechado, obtm-se freqncias naturais apenas dos harmnicos mpares. </li> <li> Slide 22 </li> <li> Exemplo de Tubos Fechados A freqncia do som emitido por um tubo sonoro depende do comprimento do tubo </li> <li> Slide 23 </li> <li> Efeito Doppler O efeito Doppler, para ondas sonoras, constitui o fenmeno pelo qual um observador percebe uma freqncia diferente daquela emitida por uma fonte, devido ao movimento relativo entre eles (observador e fonte). o que acontece quando uma ambulncia, com sua sirene ligada, passa por um observador (parado ou no). Enquanto a ambulncia se aproxima, a freqncia por ele percebida maior que a real (mais aguda); mas, medida que ela se afasta, a freqncia percebida menor (mais grave). </li> <li> Slide 24 </li> <li> Observador em Repouso e fonte em movimento Fonte aproxima-se do observador O 1 : haver um encurtamento aparente do comprimento de onda 1, em relao ao normal. A freqncia percebida pelo observador ser maior que a freqncia real da fonte. Fonte afasta-se do observador O 2, haver um alongamento aparente do comprimento de onda 2, em relao ao normal. A freqncia percebida pelo observador ser menor que a freqncia real da fonte. </li> <li> Slide 25 </li> <li> Observador em Repouso e fonte em movimento Para o observador O 1, que se aproxima de F, haver um maior nmero de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqncia por ele percebida ser maior que a normal. Para o observador O 2, que se afasta de F, haver um menor nmero de encontros com as frentes de onda, do que se estivesse parado. A freqncia por ele percebida ser menor que a normal. </li> <li> Slide 26 </li> <li> Efeito Doppler - Concluso Movimento de aproximao entre fonte e observador: Movimento de afastamento entre fonte e observador: </li> <li> Slide 27 </li> <li> Exerccios 2. (PUC-RS) Quanto a sua natureza e forma de propagao, as ondas podem ser classificadas em eletromagnticas ou mecnicas, de longitudinais ou transversais. Uma das evidncias que as ondas sonoras so longitudinais que elas no sofrem: a) reflexo. b) refrao. c) interferncia. d) polarizao. e) difrao. Alternativa D </li> <li> Slide 28 </li> <li> Exerccios 3. (Unirio) Dois operrios, A e B, esto parados no ptio de uma fbrica. Em certo instante, a sirene toca. O operrio B ouve o som da sirene 1,5 s aps o operrio A t-lo ouvido. Considerando a velocidade do som constante e de mdulo 340 m/s, a distncia, em metros, entre os dois operrios : A B </li> <li> Slide 29 </li> <li> Soluo - 3 A B V Som t Som d Alternativa C </li> <li> Slide 30 </li> <li> Exerccios 4. (FEI-SP) Quando uma onda sonora atinge uma regio em que a temperatura do ar diferente altera-se: a)a freqncia. b)o comprimento de onda. c)o timbre. d)a intensidade do som. e)a altura do som. Alternativa B f constante Temperatura varia Densidade varia V e variam </li> <li> Slide 31 </li> <li> Exerccios 6. (Fatec-SP) Quando uma onda sonora peridica se propaga do ar para a gua: a)o comprimento de onda aumenta. b)o comprimento de onda diminui. c)a freqncia diminui. d)a velocidade diminui. e)nda. Alternativa A f constante Densidade aumenta V e aumentam </li> <li> Slide 32 </li> <li> Exerccios 7. Uma pessoa em P 1 emite um som que alcana o ouvido de outra pessoa, situada em P 2, no fundo do mar. Qual dos caminhos mostrados na figura deste problema poderia representar a trajetria seguida pela onda sonora de P 1 at P 2 ? a)P 1 AP 2. b)P 1 BP 2. c)P 1 CP 2. d)P 1 DP 2. e)P 1 EP 2. Alternativa D f constante Densidade aumenta V e aumentam ngulo aumenta Afasta da normal </li> <li> Slide 33 </li> <li> Exerccios 8. (Fafeod-MG) Uma pessoa, a 680m de distncia de um obstculo refletor, d um grito e ouve o eco de sua voz. A velocidade do som no ar de 340m/s. O tempo gasto entre a emisso do som e o momento em que a pessoa ouve o eco, em segundos, igual a: a)um valor que no pode ser calculado com os dados fornecidos. b)1 c)2 d)4 e)8 Alternativa D Distncia percorrida pelo som d= 2 680= 1360m Velocidade do som = 340m/s </li> <li> Slide 34 </li> <li> Exerccios 9. (UFU-MG) Um estudante de Fsica se encontra a uma certa distncia de uma parede, de onde ouve o eco de suas palmas. Desejando calcular a que distncia se encontra da parede, ele ajusta o ritmo de suas palmas at deixar de ouvir o eco, pois este chega ao mesmo tempo que ele bate as mos. Se o ritmo das palmas de 30 palmas por minuto e a velocidade do som de aproximadamente 330m/s, a sua distncia da parede de: Freqncia das palmas f=30 palmas/min Velocidade do som = 330m/s Intervalo de tempo entres as palmas (T) = tempo de eco ( t) </li> <li> Slide 35 </li> <li> Exerccios Soluo 9 Freqncia das palmas f=30 palmas/min Velocidade do som = 330m/s Intervalo de tempo entres as palmas (T) = tempo de eco ( t) Alternativa C </li> <li> Slide 36 </li> <li> Exerccios 15. (FEI-SP) Um jornal publicou, recentemente, um artigo sobre o rudo e sua influncia na vida dos seres vivos. Esse artigo comentava, por exemplo, que, se uma vaca ficasse passeando pela Avenida Paulista durante um certo tempo, ela no daria mais leite, e uma galinha deixaria de botar ovos. Considerando I o =10 12 W/m 2, num local onde o rudo atinge 80dB, a intensidade sonora, em W/m 2, : Alternativa A </li> <li> Slide 37 </li> <li> Exerccios (PUC-MG) A figura ao lado mostra uma corda vibrando no estado estacionrio. A afirmativa incorreta : a)O comprimento de onda 120 cm. b)A corda vibra no terceiro harmnico. c)A distncia entre um ventre e um n consecutivo 30cm. d)O ponto P da corda vibra em movimento harmnico simples. e)Se a velocidade de propagao vale 7,2m/s, a freqncia de vibrao vale 8,64Hz. 1,80m P </li> <li> Slide 38 </li> <li> Exerccios Pela figura temos: L=1,80m (comprimento da corda) n=3 (Terceiro harmnico) 1,80m P 0,60m 0,3m n ventre Alternativa E </li> <li> Slide 39 </li> <li> Exerccios (FuvestSP) Um msico sopra a extremidade aberta de um tubo de 25cm de comprimento, fechado na outra extremidade, emitindo um som na freqncia f =1700Hz. A velocidade do som no ar, nas condies do experimento, V=340m/s. Dos diagramas abaixo, aquele que melhor representa a amplitude de deslocamento da onda sonora estacionria, excitada no tubo pelo sopro do msico, : Alternativa E </li> <li> Slide 40 </li> <li> Exerccios (U. Amazonas-AM) Para medir a freqncia de uma onda sonora, utiliza-se um tubo de seco reta circular, provido de um mbolo, contendo partculas leves que acompanham as vibraes da onda, indicando a formao de ventres e ns. A figura abaixo mostra a situao em que a posio do mbolo permite a formao de ondas estacionrias no interior do tubo. Considerando a velocidade do som no ar, dentro do tubo, 340m/s e o comprimento efetivo do tubo 60cm, a freqncia do som, em Hz, : </li> <li> Slide 41 </li> <li> Soluo Pela figura: terceiro harmnico V=340m/s L = 60cm = 0,6m Terceiro Harmnico Alternativa C </li> </ul>

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